やあ、同業者の皆さん、そして好奇心旺盛な皆さん！本題に入りましょう。繊維、工業、さらには化粧品の分野に携わっている人なら、おそらくどこかの時点でシリコーン原油に出会ったことがあるでしょう。この製品のサプライヤーとして、私はこう尋ねられます。いつも倉庫や生産ラインでの極端な温度、暑さ、寒さ、ランダムな変動にどのように対処するかについて。それは単なる些細なことではありません。これを間違えると、最終製品はひどいものになる可能性があります（冗談です）。今日は、シリコーン原油が熱と寒さにどのように反応するかを正確に説明します。堅苦しい教科書的な専門用語は使わず、私たちが毎日扱っている現実世界のことだけを取り上げます。
まず、同じ認識を持っていることを確認しましょう。シリコーン原油 (ポリジメチルシロキサン、略して PDMS とも呼ばれます。これは誰もがよく使う大きな頭字語です) は、寝るときの柔らかい T シャツから工業用シーラントに至るまで、あなたが毎日使用する非常に多くの製品の基本成分です。すべて炭化水素ベースの通常の石油原油とは異なります。シリコーンにはケイ素と酸素の骨格があり、これが耐熱性の秘訣です。
コールドから始めましょう。これは多くの新規顧客をつまずかせるものだからです。昨年の冬、暖房のない倉庫でシリコーンオイルが「固まった」とパニックに陥った男性から電話がありました。彼は過剰反応していましたか？少しではありますが、完全ではありません。純粋な PDMS - 待て、いや待て、原油は通常、異なる長さの PDMS チェーンが混合したものですよね?チェーンが短いほど薄く、長いほど太くなります。ほとんどの標準的なシリコーン原油は室温で液体から始まりますが、温度が下がると分子鎖の速度が大幅に低下します。
実際、寒くなるとどうなるのでしょうか？粘度（化学に詳しくない人にとっては粘度のことです）が上がります。かなり上向きです。たとえば、25 度で粘度が 1000 cSt のシリコン原油は、0 度になると 100,000 cSt に跳ね上がる可能性があります。それは固体ではありません。粘度の変化と凍結を混同しないでください。純粋な PDMS には水のような真の凝固点がありません。ガラス転移温度 (Tg) があり、これはゴム状/液体からガラス状で脆くなる温度です。ほとんどの標準的なシリコン原油の Tg は約 -120 度であるため、硬化するには極度の低温が必要です。人々が目にする「固体」の汚れは非常に濃厚で、ほぼゲル状であり、ポンプで汲み上げたり混合したりすることは不可能です。修正は？優しく温めてください。突然の高温で故障する可能性がありますので、注意してください。そうすると正常に戻ります。
しかし、待ってください、すべてのシリコン原油が同じというわけではありません。たとえば、繊維用柔軟剤を製造している場合は、適度な温度でより安定する鎖の異なるブレンドを使用したり、水中での機能を高めるために乳化剤を追加したりすることもあります。そういえば、テキスタイルに携わっている人は、次のようなラインナップをチェックしてください。シリコーンベースの柔軟剤- 乳化する際に寒さによって柔軟特性が失われないように特別に配合されています。私たちも持っていますPesおよびレーヨン用の自己乳化型シリコーンオイルこれはポリエステルとレーヨン用に設計されているため、通常の原油よりも涼しい場所での保管に優れています。
さて、熱について話しましょう。これは、特にそれをやりすぎると、物事が難しくなる場所です。シリコーンは耐熱性があることで知られていますが、それはある程度のことです。分解してみましょう。ほとんどのシリコーン原油の通常の使用温度は -40 度から 200 度の間です。その下には、先ほどお話しした粘度の混乱が見られます。それを超えると、変化が見られ始めます。
150 度までの温度では、シリコン原油はかなり安定しています。分子鎖は分解されず、粘度は一定に保たれ、意図したとおりに機能します。しかし、200 度を超えると、状況が変化し始めます。ケイ素と酸素の結合は強いですが、破壊できないわけではありません。側鎖 (主鎖からぶら下がっているメチル基) がわずかに壊れて、オイルの反応性が少し高くなる可能性があります。あるいは、酸素にさらされると、軽度の酸化が起こる可能性があります。これにより、時間の経過とともに粘度がわずかに増加したり、少量の揮発性化合物が放出される可能性があります。換気の良い空間にいる場合は危険はありませんが、パフォーマンスに影響を与える可能性があります。
さらに高く押し込むと、たとえば 300 度を超えると、背骨自体が壊れ始めます。長い PDMS 鎖がより小さな分子に分割される解重合が起こり、最終的にはシロキサン ガスや焦げた残留物が発生する可能性があります。しかし、現実的に考えてみましょう。ほとんどの工業プロセスはそれほど高温になることはないため、これはむしろ最悪のシナリオです。サプライヤーとユーザーにとって重要なのは、シリコン原油を熱環境に適合させる必要があるということです。繊維コーティングの硬化など、高温のステップを経る製品を製造している場合は、標準のものではなく、高温グレードのシリコーン原油が必要になります。
待って、乳化剤の話に戻りましょう。ほとんどのクライアントがつまずくのはそこです。水ベースの製品を作る場合、シリコーン粗製物を乳化する必要がありますよね？それで自己乳化型シリコーンオイルこれは、ここでのゲームチェンジャーです。追加の乳化剤は必要ありません。また、熱や寒さによってエマルジョンが台無しにならないように配合されています。私たちも持っています親水性シリコーン柔軟剤、水との親和性が高いため、繊維用途に最適であり、温度が変動しても分離を心配する必要がありません。
本当に簡単な戦争の話をしましょう。数か月前、ある夜マイナス5度に達した倉庫でシリコーン原油を保管していた自動車部品の顧客がいました。彼らは、オイルが濃すぎるためラインが詰まっており、500 ガロンを廃棄しなければならないのではないかと心配して私たちに電話してきました。私たちは、スペースヒーター（不均一な加熱を引き起こす可能性があるため、直接熱ではありません）で樽をゆっくりと温め、数時間ごとに樽を回転させる方法を説明しました。通常の粘度に戻り、特に問題はありませんでした。彼らが犯した間違いは、冬に保管スペースを事前に調整しなかったことです。これは私たちが常にクライアントに注意していることです。
別の例: 私たちが取引している繊維メーカーは、柔軟剤として標準的なシリコーン粗製物を使用していましたが、乾燥オーブンが高温になりすぎると、生地が柔らかくならずベタベタした感じになるという問題を抱えていました。高温安定グレードに切り替えたところ、問題は解決しました。彼らは最終的に私たちのものに切り替えることさえしましたシリコーンベースの柔軟剤、乾燥プロセスの熱を分解することなく処理できるように特別に配合されています。それがシリコン原油の特徴であり、万能ではありません。
さて、科学の部分に入りましょう。そうすれば、何が起こるかだけでなく、なぜこれが起こるのかがわかります。 PDMS のケイ素-酸素結合の結合エネルギーは約 452 kJ/mol で、これは通常の炭化水素の炭素-炭素結合 (約 347 kJ/mol) よりもはるかに高くなります。そのため、シリコンは石油系オイルよりも耐熱性が高いのです。寒いときは、分子鎖間のファンデルワールス力が弱くなるため、分子鎖の速度が遅くなり、流れにくくなり、粘度が高くなります。絆が切れているわけではありません。それは単なる物理的な変化であり、化学的な変化ではありません。凍結すると膨張する水とは異なり、シリコン原油には膨張の問題がないため、寒くてもバレルやタンクにひびが入ることはありません。
一方、熱はそれらの結合に影響を与え始めます。適度な温度 (最大 200 度) では、熱エネルギーによってチェーンの動きが少し速くなりますが、永続的な変化はありません。それを超えると（酸素が存在する場合）酸化が起こり、側鎖が破壊され、非常に高温になると主鎖が破壊されます。これは重要です。なぜなら、油圧作動油のような密閉システムでシリコン原油を使用している場合、時間の経過による故障を避けるために温度範囲を考慮する必要があるからです。
私たちのチームからのプロのヒントは次のとおりです。シリコーン原油を保管するときは、可能であれば -20 度から 40 度の空間に保管してください。寒い場所に保管する必要がある場合は、使用前にゆっくりと温める計画を立ててください。 40度を超える場合は、直射日光を避け、日陰の換気の良い場所に保管し、ヒーターや工業用オーブンの近くに保管しないでください。これが、温度変動の問題を回避する最も簡単な方法です。
また、温度に関係する賞味期限についても多くの質問を受けます。適切に保管された場合、シリコン原油の保存寿命は、温度に関係なく (-20 ～ 40 度の範囲内である限り) 約 2 年間です。極度の寒さまたは熱に長期間さらされた場合、賞味期限が若干短くなる可能性がありますが、それでも機能します。私たちのクライアントには、テキサスのガレージ (断熱材なし) でバレルを 3 年間保管していたことがあります。開けてみると、まだ完璧に機能していました。新鮮なものよりわずかに厚いですが、それは混合時に調整するのが簡単です。
さて、繊維の配合、シーラント、あるいはパーソナルケア製品の製造など、定期的にシリコーン原油を扱う人であれば、このことを知り尽くしたサプライヤーが必要です。私たちは単に製品を販売しているだけではありません。私たちは、温度条件、保管、最終用途に適したグレードを見つけるお手伝いをします。私たちのチームは何年もこのゲームに携わっているため、考えられる限りの温度関連の問題をすべて見てきており、それらを回避するお手伝いをします。
現在使用しているシリコン原油の温度関連の問題に対処している場合、または単に当社の製品範囲について詳しく知りたい場合は、Pesおよびレーヨン用の自己乳化型シリコーンオイルまたは親水性シリコーン柔軟剤ニーズに合ったものであれば何でも構いません。特定のアプリケーションについてチャットするために当社のチームにお問い合わせください。私たちは強引な売り込みは行いません。私たちは正直なアドバイスを行っています。それがお客様のリピートを維持する理由だからです。
結局のところ、シリコン原油の熱と寒さに対する反応は、すべてその分子構造に関係しています。丈夫で汎用性の高い素材ですが、無敵ではありません。重要なのは、その限界を理解し、プロセスにグレードを適合させ、適切に保管することです。サプライヤーとしての私たちの仕事は、お客様が温度変動による頭痛に対処する必要がないように、正しく使用するために必要な情報をすべて確実に入手できるようにすることです。
参考文献:
- ノール、W. (1968)。シリコーンの化学と技術。学術出版局。
- Schneider、A.、Baumgartner、E. (2008)。シリコーンオイルの特性と用途。応用ポリマー科学ジャーナル、108(3)、1872-1880。
- PDMS (ポリジメチルシロキサン) に関する OECD SIDS 初期評価報告書。 （2002年）。経済協力開発機構。
- シリコーンによる繊維仕上げ。 （2015年）。染色家および色彩家協会。
